[发明专利]具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料及制备方法与应用

说明书

本发明涉及具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料及制备方法与应用，咔唑修饰BODIPY染料，具有如通式3所示的结构：其中，R选自中的任意一种。本发明提供的咔唑修饰BODIPY染料合成方法简单，产率较高，化学稳定性高，可以保证产物依然具有BODIPY类化合物固有的可加工性和环境稳定性。通过引入咔唑基团使得BODIPY染料的紫外吸收红移到609–649nm，是非常有前景的有机光伏材料。

技术领域

本发明涉及染料技术领域，尤其是涉及一种具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料及制备方法与应用。

背景技术

氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)是近几十年才发展起来的荧光染料，具有吸收和发射波长较长、光稳定性强、摩尔吸光系数大、量子产率高、易于修饰等特点而被科研工作者们广泛研究。BODIPY染料的结构如下：

其核心为氮硼六元杂环，左右分别连接一个吡咯环，三环共面，使得整个骨架呈现出良好的共轭状态，硼原子连有两个氟原子，分别位于三环平面的两侧。通过化学修饰，其中位(meso)、α、β、β’共八个取代位点可进一步连接不同基团，常见的取代基团有烷基，烯基，炔基，芳基，卤素等。

近年来，红光/远红光吸收的BODIPY染料越来越多地被应用到生物领域以及有机光伏材料等领域。因此设计合成红外、近红外吸收的BODIPY染料十分必要。

发明内容

本发明的目的就是为了探究具有红光/远红光吸收特性的BODIPY染料而提供一种具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料及制备方法与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一为提供一种具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料，具有如通式3所示的结构：

其中，R选自中的任意一种。

本发明的技术方案之二为提供一种如上述技术方案之一所述具红光/远红光吸收特性的咔唑修饰BODIPY染料的制备方法，包括如下步骤：

S1、在惰性气氛下，将吡咯、醛试剂、三氟乙酸混合反应，得到式1结构的5-芳基二吡咯甲烷；

S2、将S1步骤得到的5-芳基二吡咯甲烷、N-溴代丁二酰亚胺、2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌、四氢呋喃混合一次反应，然后加入三氟化硼乙醚混合二次反应，得到式2结构的3,5-二溴-8-芳基BODIPY；

S3、将S2步骤得到的3,5-二溴-8-芳基BODIPY、9H-咔唑-3-硼酸频哪醇酯、四三苯基膦钯、K₂CO₃进行Suzuki-Miyaura偶联反应，得到式3结构的咔唑修饰的BODIPY，

其中式1、式2结构分别如下：

R选自中的任意一种。

进一步地，S1步骤中，所述醛试剂选自4-甲基苯甲醛、4-甲氧基苯甲醛、1,3,5-三甲基苯甲醛、4-氰基苯甲醛、4-氟苯甲醛、五氟苯甲醛中的任意一种，所述惰性气氛为Ar，吡咯、醛试剂、三氟乙酸的摩尔比为100:5:1。

进一步地，S1步骤中，反应的温度为室温，反应的时间为1～2h。

进一步地，S2步骤中，5-芳基二吡咯甲烷、N-溴代丁二酰亚胺、2,3-二氯-5,6-二氰基苯醌、四氢呋喃的比例为1mmol：2mmol：1mmol：5mL。

进一步地，S2步骤中，一次反应的温度为-78℃，一次反应的时间为3h。

进一步地，S2步骤中，5-芳基二吡咯甲烷与三氟化硼乙醚的摩尔比为1:8。